[發明專利]多相馬達控制方法與裝置

有效

• 申請號: 201710556462.5
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN107425764B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 李國忠;張煒旭;陳安東;王春文
• 申請（專利權）人: 立锜科技股份有限公司
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18;H02P6/12;H02P25/022
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 陳肖梅;謝麗娜

本發明提供一種多相馬達控制方法，用于控制多相馬達的換相操作，其中多相馬達具有多個接點，分別耦接于對應多個驅動電壓訊號以控制多相馬達中一轉子相對于一定子的旋轉，多相馬達控制方法包含：感測至少一接點上的電流訊號的相位，例如偵測其零交叉點；給定該電流訊號的一參考相位；以及比較感測的電流訊號相位與該參考相位的相位差，并根據比較結果控制定子換相頻率的加速或減速，最終使感測的電流訊號的相位與該電流訊號的參考相位同相或相近，以此來間接調整轉子在一給定驅動電壓下所能達到的恰當或最佳的轉速。此外，本發明亦提供使用此法的一種多相馬達控制裝置。

本申請為2013年9月16日提交的、申請號為201310421780.2的、發明名稱為“多相馬達控制方法與裝置”的申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種多相馬達控制方法，特別是一根據相位差以判斷多相馬達換相頻率的方法，同時還涉及一種使用該方法的多相馬達控制的裝置。

背景技術

圖1A顯示一Y接線的三相無傳感器永磁同步馬達控制電路示意圖，其操作方式可參考圖1B。圖1B水平坐標0°到360°代表馬達定子的電氣周期，而垂直坐標中Vu、Vv以及Vw則為圖1A中接點Vu、Vv以及Vw的電壓，即分別為三相馬達上三接點上的驅動電壓訊號，圖1B中呈鋸齒狀的曲線Vc為圖1A中Y接線中性點Vc的電壓曲線。

以六步方波趨動為例，三相無傳感器永磁同步馬達的換相依據，為感測Vu、Vv以及Vw接點中的浮接相電壓(floating phase voltage)，與中性點電壓Vc之間的感應電動勢(back electromotive force，BEMF)，當BEMF出現零交叉點(zero-crossing point，圖式中標示符號Pz)時即準備換相切換。例如圖1B中，0°到60°的階段中，接點Vu通過中性點Vc對接點Vv供電，而接點Vw為浮接相(floating phase)。比較電壓Vw與中性點的電壓Vc，當零交叉點Pz被感測時再等30°以進行換相。之后，60°到120°的階段中，接點Vu通過中性點Vc對接點Vw供電，而接點Vv為浮接相。比較電壓Vv與電壓Vc，當零交叉點Pz被感測時再等30°以進行換相，如此接續下去完成0°到360°的電氣周期。當用脈波調變(pulse width modultion)進行轉速控制，或用軟切換(soft-switching)來修整相電流波型成類弦波的形式時，其換相的判斷皆可利用浮接相進行BEMF零交叉點的感測而判斷之，其中不同處僅為對零交叉點Pz的感測區間的大小不同。

馬達的運轉，其轉矩來自于定子所產生的電磁場與轉子的永磁磁場作用所產生的。要使馬達在運轉時無噪音，馬達永磁的充磁需為正弦波的充磁磁場，每一相定子線圈所感應到的BEMF也為正弦波的波形，同時每一相的相電流也要為正弦波的波形，并盡量使相電流與BEMF同相位，以使馬達運轉在最佳效率。用浮接相進行BEMF零交叉點的操作方式，因需要輪流使每一相浮接，該相在浮接的期間其電流為零電流，因此相電流將無法為正弦波的波形，其結果為定子所產生的電磁場與轉子的永磁磁場作用所產生的轉矩會有瞬間的不平衡，因而會產生換相顫動噪音，雖然可利用類弦波的平滑訊號處理方式以降低浮接時間比例，進而降低換相噪音，但在安靜的環境或對噪音要求較高的環境下，其所產生的噪音仍可能造成困擾。

美國專利號8,093,847、7,034,478、5,491,393中所公開的馬達控制方法，對于換相噪音雖有不同的處理方式，但皆無法解決浮接接點所造成的換相噪音。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足與缺陷，提出一種多相馬達控制方法，以及使用此法的裝置。

為達上述目的，就其中一個觀點，本發明提供一種多相馬達控制方法，所控制的多相馬達具有多個接點，分別耦接于對應多個驅動電壓訊號以控制該多相馬達中一轉子的旋轉，該多相馬達控制方法包含：感測至少一接點上的一電流訊號的相位；比較該感測的電流訊號相位與一期望的目標電流訊號的相位差；以及根據比較結果控制該轉子的轉速。